Mesure de la distance du quasar 3C273 au ClubAstroMars

Mesure de la distance du quasar 3C273 au ClubAstroMars
3C273 est un quasar, une galaxie active bien loin de la notre... elle possède en son centre un trou noir très glouton, qui englouti plusieurs étoiles chaque
année... enfin... il y a longtemps car nous l'observons telle qu'elle était il y a quelques milliards d'années...
Etant donné l'expansion de l'Univers elle s'éloigne très vite, donc son spectre est décalé vers le rouge.
Nom de l'objet: 3C 273
(3C273 veut dire que c'est le 273 ème objet du 3 ème catalogue de Cambridge.)
Type : Quasar
Quasi Stellar Object (ressemble à une étoile... mais n'en est pas une!)
Magnitude: 12.8
Alpha: 12h 29m 23s
Delta: +2° 1' 9"
Constellation: Virgo
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Quelques images de l'objet :
Vue d'artiste d'un quasar
Un trou noir au centre d'une galaxie !
3C273 vu par le télescope spatial Hubble,
il ressemble à une étoile mais c'est une
galaxie qui émet un jet de matière !
Vue en rayons X.
On y voit un objet emettant beaucoup d'énergie !
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L'observation :
Cette mesure a été réalisée par les membres du Club d'Astro de Mars au printemps 2015.
Le spectroscope MonA de fabrication personnelle a été installé au foyer du télescope RC 600.
Le spectroscope MonA monté sur le RC 600 de Mars
Vue de l'écran de contrôle : à gauche image de suivi, le quasar est sur la fente,
à droite le spectre brut, tel qu'il apparaît ;
Nous avons aquis les spectres de l'objet puis les spectres de calibration et les images nécéssaires au traitement des images.
Pour commencer :
Voici deux images de spectres : (par convention le bleu est à gauche, le rouge à droite)
Delta Scorpion (pour illustrer le décalage, mais inutile dans
la mesure!) C'est une étoile de notre galaxie qui émet dans
l'hydrogène alpha, (point blanc)
hydrogène alpha en émission
Le spectre brut de 3C272, le point blanc est décalé vers le
côté rouge, c'est l'illustration du fameux redshift : sa mesure
donnera la distance de l'objet.
Nota : sur ce spectre on voit des raies d'absorbtion en dessous et en dessus du spectre : ce sont les raies du Soleil ! Et oui, malgré l'heure la Lune était très
proche de la cible (18 d°) la pollution lumineuse, naturelle, était donc très importante. J'ai fait le choix de ne pas l'enlever pour mieux montrer le décalage.
On peut aussi noter la présence d'intenses raies d'absorbtion atmosphérique dues à l'oxygène et à l'eau... Hélas une de ces raies masque une partie de H alpha
décalé...
La mesure :
Après traitement classique, le spectre de l'objet est comparé à un spectre de référence, ici une lampe au néon. Les raies du néon étant connues nous pourrons
mesurer celles du quasar.
Le spectre traité de 3C273.
Le spectre de la lampe de calibration (néon). Les longueurs
d'onde de ses raies sont connues.
En bleu les spectre du quasar, en rouge celui du néon.
Comme nous connaissons les raies du néon nous pourrons
calibrer celles du quasar.
Les raies du néon servent de « diapason » pour mesurer celles
de l'objet.
Et voilà ! Le spectre est étalonné en longueur d'onde ! Il peut
être utilisé pour les mesures.
Décalage vers le rouge.
Les deux étiquettes indiquent :
1/ H alpha du Soleil (6562.81) mais pas utile, juste pour
illustrer ! La mesure donne directement la valeur pour
3C273.
2/ H alpha de 3C273, décalé vers le rouge. (7602.31) Il
présente un « trou » du à l'absorbtion atmosphérique, jai
donc fait une extrapolation pour trouver le « bon » centre de
la raie. (si on fait cette mesure par temps très sec ce trou sera
bien moins marqué)
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Les calculs :
Une fois ces données connues une simple calculette suffit !
Le décalage est de : 1039.5 Å (1 Angström=1/10000000 mm)
7602.31 – 6562.81 = 1039.5
Connaissant la longueur d'onde au repos de H alpha (6562.8,... nous pouvons en déduire Z, le redshift
Z = 1039.5 / 6562.8 = 0.158 (valeur littérature : 0.1583 CalTech)
Connaissant Z nous pouvons déduire la vitesse d 'éloignement de l'objet :
V= Z x C (C est la vitessede la lumière : 300.000 km/s)
V = 0.158 x 300000 = 47518 km / s (valeur littérature : 47469 km/s simbad)
Utilisant la constante de Hubble (≈ 70 km/s Mpc) on trouve :
47518 / 70 = 678
L'objet est donc à environ 678 millions de Parsec.... (à noter que la constante de Hubble est estimée à 70 km/s Mpc à +/- 10 %!)
Convertissons cette distance en années de lumière : (1 Pc ≈ 3,2 AL)
678.000.000 x 3,2 = 2172.000.000 années lumière. (+/- 10%)
Conclusion : 2,17 milliards d'années lumière de la Terre +/- 10 %..... C'est loin !-)
2,17 milliards d'années lumière de la Terre..... Il ne faut pas non plus oublier les incertitudes (barres d'erreur) qui font que les valeurs de distances ne sont
qu'approximatives. Mais le redshift et la vitesse sont excellents !
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Comparaison avec les données publiées par les « professionnels » :
Valeur du décalage vers le rouge (Z)
Mesuré à Mars !: 0.1584
Valeurs admises : 0.1583
Vitesse de l'objet :
Vitesse mesurée à Mars : 47518 km/s
Valeur admise : 47 469 km/s
Spectre réalisé par un télescope de 1.20 m on y voit aussi le pic
hydrogène beta que nous n'avons pas sur le notre.
Il n'y a rien à dire!-) Nous sommes carrément proche des
valeurs admises couramment !